Примеры решения задач

Пример 3.1

Определите степень связывания противоионов частично нейтрализованной полиакриловой кислоты (степень диссоциации, а = 0,6) в бессолевом водном растворе концентрации v_m = 0,02 осново-моль/л, если осмотическое давление этого раствора при 27 °C составляет 0,1 атм. Газовая постоянная R = 0,082 л-атмДмоль * К).

Решение. Осмотическое давление бессолевого водного раствора полиэлектролита.

где Ф — осмотический коэффициент, который характеризует долю несвязанных противоионов, дающих вклад в осмотическое давление раствора полиэлектролита.

Рассчитаем долю свободных противоионов по уравнению.

Тогда степень связывания можно определить как (1 — Ф) = 0,66.

Пример 3.2

Как изменяется pH водного раствора полиакриловой кислоты (ПАК) при добавлении к нему водного раствора поли-М-этил-4-винилпиридиний бромида?

Решение. При смешении разбавленных растворов полиакриловой кислоты и полиХ-этил-4-винилниридиний бромида происходит кооперативное взаимодействие с образованием интерполиэлектролитного комплекса, при котором в раствор вытесняется сильная низкомолекулярная кислота НВг, что приводит к уменьшению pH.

Пример 3.3

Как изменяется показатель а в уравнении Марка — Куна — Хаувинка для раствора полиакриловой кислоты (ПАК) при замене растворителя воды на диоксан?

Решение. В уравнении Марка — Куна — Хаувинка | v| = КМ^а параметр а определяется конформацией макромолекул. В водном растворе макромолекулы ПАК несут отрицательный заряд. За счет электростатического отталкивания одноименно заряженных групп макромолекулы ПАК предпочтительно находятся в развернутых конформациях. При замене воды на диоксан диссоциация кислотных групп подавляется, и макромолекулы принимают более компактные конформации. Это приводит к уменьшению параметра а.

Пример 3.4

Изоионная точка (ИИТ) полиамфолита равна 4,0. Каково соотношение между изоионной и изоэлектрической (ИЭТ) точками этого полиамфолита?

Решение. Если ИИТ полиамфолита находится в кислой области (pH = 4,0), то из уравнения электронейтральности следует, что макроионы в изоионном растворе несут избыточный отрицательный заряд. Для нейтрализации этого заряда раствор необходимо подкислить. Таким образом, ИЭТ < ИИТ.